CN101252521B - 转发报文方法和分布式三层网络设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于分布式三层网络设备的转发报文方法，包括步骤一，确定分布式三层网络设备的多个线卡中的最大性能线卡；步骤二，检测到一个线卡的转发表添加路由时产生故障导致不能转发报文；步骤三，通过最大性能线卡转发报文。本发明还提供了一种分布式三层网络设备。通过本发明的技术方案，将路由转发表容量较小线卡转发的数据报文使用最大性能线卡的路由表转发，保证整个三层网络设备始终稳定地按照最大性能线卡的路由表转发数据，提高了分布式三层系统的使用效率和稳定性。

Description

转发报文方法和分布式三层网络设备

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种用于分布式三层网络设备的转发报文方法和一种分布式三层网络设备。 

背景技术

随着网络的高速发展，大容量、高密度端口的分布式三层交换机在局域网和城域网的应用越来越广。分布式三层交换机一般由机框、背板、多引擎板(MEC板)和多种类型的线卡构成。其中，多引擎板包括主控CPU和CrossBar交换结构，根据需要可以配置多种类型的CPU，完成网管、协议处理和内部通信等功能；背板是各单板的承载体，各单板的通信由背板完成；线卡一般使用特定用途集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)芯片完成高速转发功能，并提供高密度的端口完成数据接收和转发功能。 

对于分布式三层交换机来说，路由引擎和转发引擎分离，全局路由表和局部转发表分离，多引擎板完成协议处理和计算，各线卡独立完成数据转发，但由于不同类型的线卡使用不同的ASIC芯片，使得路由转发表的大小不尽相同，而ASIC芯片使用的路由添加算法也会影响最终添加成功的路由条目数量。路由转发表比较小或者由于路由转发表算法本身的限制，会使得线卡上的路由转发表很快加满或者发生位置上的冲突导致路由条目无法添加成功。 

在实现本发明过程中，发明人发现有些线卡的路由转发表容量较小，这样线卡转发数据报文时可能导致某些报文一直无法匹配，从而导致数据报文只能通过线卡上的CPU进行软转发，造成转发缓慢，丢包严重。 

发明内容

考虑到上述问题而做出本发明，为此，本发明的主要目的是提出一种用于分布式三层网络设备的转发报文方法和一种分布式三层网络设备，以解决分布式网络中较小容量转发表的线卡转发报文受限制的问题。 

在本发明的实施例中，提供了一种用于分布式三层网络设备的转发报文方法，包括步骤一，确定分布式三层网络设备的多个线卡中的最大性能线卡；步骤二，检测到一个线卡的转发表添加路由时产生故障导致不能转发报文；步骤三，通过最大性能线卡转发报文。 

步骤二具体包括：根据转发表添加路由时产生故障的转发表状态记录信息，判断路由的路由类型；步骤三具体包括：如果路由类型是精确匹配路由，则将精确匹配路由的主机所属直连网段的路由下一跳地址修改为最大性能线卡的地址；以及如果路由类型是最长前缀匹配路由，则在线卡上保留一条缺省路由，并将缺省路由的下一跳地址修改为最大性能线卡的地址。 

优选的，步骤三包括：如果一个线卡本身就是一个最大性能线卡，则选择任意一个最大性能线卡转发报文。 

优选的，最大性能线卡为多个，步骤三包括：选择一个最大性能线卡；以及通过选择的最大性能线卡转发报文。 

优选的，最大性能线卡为多个，还包括：预先配置每个线卡对应多个最大性能线卡中的一个；步骤三包括：通过一个线卡所配置的最大性能线卡转发报文。 

优选的，最大性能线卡为多个，还包括：如果一个最大性能线卡下线，则选择下线的最大性能线卡所对应的线卡对应一个在线的最大性能线卡；以及如果下线的最大性能线卡重新上线，则配置下线的最大性能线卡原先所对应的线卡解除与当前最大性能线卡的对应，并重新对应到重新上线的最大性能线卡。 

在本发明的实施例中，还提供了一种分布式三层网络设备，包括背板、多引擎板和线卡，该网络设备还包括：最大性能线卡确定单元，用于确定三层分布式网络设备的多个线卡中的最大性能线卡；故障检测单元，用于检测到一个线卡的转发表添加路由时产生故障导致不能转发报文；转发单元，通过最大性能线卡转发报文。 

优选的，故障检测单元具体包括：判断单元，用于根据转发表添加路由时产生故障的转发表状态记录信息，判断路由的路由类型，其中，路由类型包括：精确匹配路由以及最长前缀匹配路由；转发单元具体包括：主机路由转发单元，用于对于精确匹配路由，将精确匹配路由的主机所属直连网段的路由下一跳地址修改为最大性能线卡的地址；以及子网路由转发单元，用于对于最长前缀匹配路由，在线卡上保留一条缺省路由，并将缺省路由的下一跳地址修改为最大性能线卡的地址。 

优选的，最大性能线卡为多个，转发单元包括：多个最大性能线卡转发单元，用于选择一个最大性能线卡，通过选择的最大性能线卡转发报文，或用于预先配置每个线卡对应多个最大性能线卡中的一个，通过一个线卡所配置的最大性能线卡转发报文。 

优选的，最大性能线卡为多个，转发单元还包括：切换单元，用于当一个最大性能线卡下线，则选择下线的最大性能线卡所对应的线卡对应一个在线的最大性能线卡，当下线的最大性能线卡重新上线，则配置下线的最大性能线卡原先所对应的线卡解除与当前最大性能线卡的对应，并重新对应到重新上线的最大性能线卡。 

本发明上述实施例的用于分布式三层网络设备的转发报文方法和分布式三层网络设备，通过将路由转发表容量较小线卡转发的数据报文使用最大性能线卡的路由表转发，保证整个三层网络设备始终稳定地按照最大性能线卡的路由表转发数据，提高了分布式三层系统的使用效率和稳定性。 

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中： 

图1示出了根据本发明实施例的转发报文方法流程图； 

图2示出了根据本发明实施例的路由类型判断流程图。 

具体实施方式

下面参考附图，详细说明本发明的具体实施方式。 

如图1所示，根据本发明的实施例提出了一种用于分布式三层网络设备的转发报文方法，包括以下步骤： 

步骤S102，确定分布式三层网络设备的多个线卡中的最大性能线卡； 

步骤S104，检测到一个线卡的转发表添加路由时产生故障导致不能转发报文； 

步骤S106，通过最大性能线卡转发报文。 

本发明适用于使用各种第三层协议的分布式网络设备，包括分布式三层交换机和路由器。 

该实施例的转发报文方法通过将路由转发表容量较小线卡的数据报文使用最大性能线卡的路由表转发，保证了整个三层网络设备始终稳定地按照最大性能线卡的路由表转发数据，提高了系统的稳定性。 

如图2所示，添加路由时进行路由检测，增加一个路由检测使能开关，如果该路由检测使能，根据添加路由时转发表状态记录信息，判断单播路由的路由类型，其中，路由类型包括：精确匹配路由(主机路由)以及最长前缀匹配路由(子网路由)。 

如果精确匹配路由在添加路由时发生冲突或者表满，则记录发生冲突的三层接口，并将精确匹配路由的主机所属直连网段的路由下一跳地址修改为最大性能线卡的地址。这样如前所述匹配不到主机路由的数据报文不会冲击线卡的CPU，而是匹配到这个接口的直连网段到达另一个有更大性能主机路由表项的线卡，由这个线卡进行二次路由查找完成数据的转发，从而实现系统以最大性能线卡的主机路由表转发数据。 

如果最长前缀匹配路由在添加路由时发生冲突或者表满，记录子网路由冲突标记，在该线卡上保留一条缺省路由，将该缺省路由的下一跳地址修改为最大性能线卡的地址。这样匹配不到子网路由的数据报文将经过缺省路由到达最大性能线卡，由该最大性能线卡 进行二次查找完成数据的转发，从而实现系统以最大性能线卡的最长前缀匹配路由表完成转发。 

下面给出根据本发明方法的实例。一个三层交换机的三层接口配置了地址为100.1.1.1/16，那么它的直连网段路由为100.1.0.0/16，下一跳指向本接口。这个网段的主机地址在100.1.0.1～100.1.255.254范围内，最大需要学习65023个主机路由，如果此时线卡的主机路由表满或者发生冲突而导致主机路由无法添加成功，那么将直连路由100.1.0.0/16下一跳出接口修改为指向最大性能线卡；如果子网路由添加时发生表满或者冲突，那么将预留的缺省路由下一跳出接口修改为指向最大性能线卡。 

优选的，如果一个线卡本身就是一个最大性能线卡，则选择任意一个最大性能线卡转发报文。 

优选的，最大性能线卡为多个，则系统为每个线卡自动选择多个最大性能线卡中的任意一个并通过选择的最大性能线卡转发报文；或者预先配置每个线卡对应多个最大性能线卡中的一个，通过一个线卡所配置的最大性能线卡转发报文。 

优选的，最大性能线卡为多个，还包括：如果一个最大性能线卡下线，则选择下线的最大性能线卡所对应的线卡对应一个在线的最大性能线卡；如果下线的最大性能线卡重新上线，则配置下线的最大性能线卡原先所对应的线卡解除与当前最大性能线卡的对应，并重新对应到重新上线的最大性能线卡。 

在切换时经过预定时间再进行切换，分布式系统需要这段时间完成对重新上线的线卡同步所有的需要信息，这段时间内等待重新上线的最大性能线卡获得了所有的转发信息，这样切换之后可以保证用户的业务不会发生中断。 

运用这样的方法，保证每个在线线卡都对应一个最大性能线卡，当一个最大性能线卡下线时会自动切换到另外一个可用的最大性能线卡上；在这个过程中还采用了延时切换机制，保证整个分布式三层系统始终稳定地按照最大性能线卡的路由表转发数据。 

通过运用该实施例，使每个在线线卡都对应一个最大性能线卡，并将路由转发表容量较小线卡转发的数据报文使用最大性能线卡的路由表转发，保证整个三层网络设备始终稳定地按照最大性能线卡的路由表转发数据，提高了分布式三层系统的使用效率和稳定性。 

在本发明的实施例中，还提供了一种分布式三层网络设备，包括背板、多引擎板和线卡，该网络设备还包括：最大性能线卡确定单元，用于确定三层分布式网络设备的多个线卡中的最大性能线卡；故障检测单元，用于检测到一个线卡的转发表添加路由时产生故障导致不能转发报文；转发单元，通过最大性能线卡转发报文。 

优选的，故障检测单元具体包括：判断单元，用于根据转发表添加路由时产生故障的转发表状态记录信息，判断路由的路由类型，其中，路由类型包括：精确匹配路由以及最长前缀匹配路由；转发单元具体包括：主机路由转发单元，用于对于精确匹配路由，将精确匹配路由的主机所属直连网段的路由下一跳地址修改为最大性能线卡的地址；以及子网路由转发单元，用于对于最长前缀匹配路由，在线卡上保留一条缺省路由，并将缺省路由的下一跳地址修改为最大性能线卡的地址。 

优选的，最大性能线卡为多个，转发单元包括：多个最大性能线卡转发单元，用于选择一个最大性能线卡，通过选择的最大性能线卡转发报文，或用于预先配置每个线卡对应多个最大性能线卡中的一个，通过一个线卡所配置的最大性能线卡转发报文。 

优选的，最大性能线卡为多个，转发单元还包括：切换单元，用于当一个最大性能线卡下线，则选择下线的最大性能线卡所对应的线卡对应一个在线的最大性能线卡，当下线的最大性能线卡重新上线，则配置下线的最大性能线卡原先所对应的线卡解除与当前最大性能线卡的对应，并重新对应到重新上线的最大性能线卡。 

本发明上述实施例的用于分布式三层网络设备的转发报文方法和分布式三层网络设备，通过使每个在线线卡都对应一个最大性能线卡，并将路由转发表容量较小线卡转发的数据报文使用最大性能线卡的路由表转发，保证整个三层网络设备始终稳定地按照最大性能线卡的路由表转发数据，提高了分布式三层系统的使用效率和稳定性。 

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块单元或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。 

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种用于分布式三层网络设备的转发报文方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，确定所述分布式三层网络设备的多个线卡中的最大性能线卡；

步骤二，检测到一个所述线卡的转发表在添加路由时，所述转发表满或发生位置上的冲突而导致路由条目无法添加成功；

步骤三，通过所述最大性能线卡转发所述报文。

2.根据权利要求1所述的转发报文方法，其特征在于，

所述步骤二具体包括：根据所述转发表添加所述路由时产生故障的转发表状态记录信息，判断所述路由的路由类型；

所述步骤三具体包括：

如果所述路由类型是精确匹配路由，则将所述精确匹配路由的主机所属直连网段的路由下一跳地址修改为所述最大性能线卡的地址；以及

如果所述路由类型是最长前缀匹配路由，则在所述线卡上保留一条缺省路由，并将所述缺省路由的下一跳地址修改为所述最大性能线卡的地址。

3.根据权利要求1所述的转发报文方法，其特征在于，所述步骤三包括：如果所述一个线卡本身就是一个所述最大性能线卡，则选择所述最大性能线卡中的一个转发所述报文。

4.根据权利要求1所述的转发报文方法，其特征在于，所述最大性能线卡为多个，所述步骤三包括：

选择一个所述最大性能线卡；以及

通过选择的所述最大性能线卡转发所述报文。

5.根据权利要求1所述的转发报文方法，其特征在于，所述最大性能线卡为多个，还包括：预先配置每个所述线卡对应所述多个最大性能线卡中的一个；

所述步骤三包括：通过所述一个线卡所配置的所述最大性能线卡转发所述报文。

6.根据权利要求4或5所述的转发报文方法，其特征在于，所述最大性能线卡为多个，还包括：

如果一个所述最大性能线卡下线，则选择所述下线的最大性能线卡所对应的线卡对应一个在线的所述最大性能线卡；以及

如果所述下线的最大性能线卡重新上线，则配置所述下线的最大性能线卡原先所对应的线卡解除与当前最大性能线卡的对应，并重新对应到所述重新上线的最大性能线卡。

7.一种分布式三层网络设备，包括背板、多引擎板和线卡，其特征在于，所述网络设备还包括：

最大性能线卡确定单元，用于确定所述三层分布式网络设备的多个线卡中的最大性能线卡；

故障检测单元，用于检测到一个所述线卡的转发表在添加路由时，所述转发表满或发生位置上的冲突而导致路由条目无法添加成功；

转发单元，通过所述最大性能线卡转发报文。

8.根据权利要求7所述的网络设备，其特征在于，

所述故障检测单元具体包括：

判断单元，用于根据所述转发表添加所述路由时产生故障的转发表状态记录信息，判断所述路由的路由类型，其中，所述路由类型包括：精确匹配路由以及最长前缀匹配路由；

所述转发单元具体包括：

主机路由转发单元，用于对于所述精确匹配路由，将所述精确匹配路由的主机所属直连网段的路由下一跳地址修改为所述最大性能线卡的地址；以及

子网路由转发单元，用于对于所述最长前缀匹配路由，在所述线卡上保留一条缺省路由，并将所述缺省路由的下一跳地址修改为所述最大性能线卡的地址。

9.根据权利要求7所述的网络设备，其特征在于，所述最大性能线卡为多个，所述转发单元包括：

多个最大性能线卡转发单元，用于选择一个所述最大性能线卡，通过选择的所述最大性能线卡转发所述报文，或用于预先配置每个所述线卡对应所述多个最大性能线卡中的一个，通过所述一个线卡所配置的所述最大性能线卡转发所述报文。

10.根据权利要求8或9所述的网络设备，其特征在于，所述最大性能线卡为多个，所述转发单元还包括：

切换单元，用于当一个所述最大性能线卡下线，则选择所述下线的最大性能线卡所对应的线卡对应一个在线的所述最大性能线卡，当所述下线的最大性能线卡重新上线，则配置所述下线的最大性能线卡原先所对应的线卡解除与当前最大性能线卡的对应，并重新对应到所述重新上线的最大性能线卡。